(57)【要約】【課題】  より被塗布材表面の汚染を防止などした塗布物被塗布材の製造方法および製造装置の提供をする。【解決手段】  塗布物被塗布材の製造方法および製造装置は、塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物表面塗布材の製造方法であって、前記塗布物の塗布時における前記表面マスクの表面温度を、塗布雰囲気よりも高温とする。【選択図】  図１
2006218460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物表面塗布材の製造方法であって、
前記塗布物の塗布時における前記表面マスクの表面温度を、塗布雰囲気よりも高温とする塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記表面マスクを交換せずに同一のマスクを用い、前記被塗布材を複数個処理する塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記表面温度は、前記塗布雰囲気の温度よりも１０℃以上の温度から摂氏１５０℃以下の温度とする塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記表面温度は、前記塗布雰囲気の温度よりも２０℃以上の温度から摂氏１００℃以下の温度とする塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記表面温度は、前記塗布雰囲気の温度よりも３０℃以上の温度から摂氏８０℃以下の温度とする塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記表面温度は、塗布物の固形分のガラス転移温度、沸点、昇華温度のいずれかの温度以下とする塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記表面温度について、ヒータを用いて高温にする塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記表面温度について、前記表面マスクと非接触で高温にする塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項９】
請求項６に記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記ヒータは、前記表面マスクに接触させられる塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記塗布されている間は、前記表面温度の高温化を停止する塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１つに記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記被塗布材が半導体基板、有機トランジスタ基板、有機ＥＬ素子構成層のうち少なくとも一つである塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記有機ＥＬ素子構成層は、基板、陽極、有機機能層の各層、陰極、基板側の保護バリア膜、封止膜のうち少なくとも１層である塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１つに記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記塗布物が揮発性の低い溶媒成分を含む塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１つに記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記塗布雰囲気とは、前記被塗布材の表面である塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項１５】
塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物表面塗布材の製造装置であって、
前記塗布物の塗布時における前記表面マスクの表面温度を、塗布雰囲気よりも高温とする塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記表面マスクを交換せずに同一のマスクを用い、前記被塗布材を複数個処理する塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記表面温度は、前記塗布雰囲気の温度よりも１０℃以上の温度から摂氏１５０℃以下の温度とする塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記表面温度は、前記塗布雰囲気の温度よりも２０℃以上の温度から摂氏１００℃以下の温度とする塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記表面温度は、前記塗布雰囲気の温度よりも３０℃以上の温度から摂氏８０℃以下の温度とする塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項２０】
請求項１５に記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記表面温度は、塗布物の固形分のガラス転移温度、沸点、昇華温度のいずれかの温度以下とする塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項２１】
請求項１５から２０のいずれか１つに記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記表面温度について、ヒータを用いて高温にする塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項２２】
請求項１５から２１のいずれか１つに記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記表面温度について、前記表面マスクと非接触で高温にする塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記ヒータは、前記表面マスクに接触させられる塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項２４】
請求項１５から２３のいずれか１つに記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記塗布されている間は、前記表面温度の高温化を停止する塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項２５】
請求項１５から２４のいずれか１つに記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記被塗布材が半導体基板、有機トランジスタ基板、有機ＥＬ素子構成層のうち少なくとも一つである塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記有機ＥＬ素子構成層は、基板、陽極、有機機能層の各層、陰極、基板側の保護バリア膜、封止膜のうち少なくとも１層である塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項２７】
請求項１５から２６のいずれか１つに記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記塗布物が揮発性の低い溶媒成分を含む塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項２８】
請求項１５から２７のいずれか１つに記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記塗布雰囲気とは、前記被塗布材の表面である塗布物被塗布材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布物被塗布材の製造方法および製造装置、特に塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物被塗布材の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物被塗布材の製造方法が報告されている。
【０００３】
例えば、塗布物被塗布材の製造方法として、ノズルから噴射し、マスクを用いて、有機機能層を所定の形状に形成する技術は、下記特許文献１の他、下記特許文献２、下記特許文献３などにも開示される。
【０００４】
下記特許文献２では、有機化合物の分散粒子を含む組成物を不活性ガスで噴射させ、マスクの開口部を通過させることにより、所定の形状の有機機能層を形成する技術が開示される。
【０００５】
また、下記特許文献３には、真空雰囲気中で、高分子系EL材料を溶解した溶液をスプレー上に噴出する有機機能層の形成方法が開示される。同文献段落「0034」には画素塗り分けマスクを用いて赤色の発光層を形成した後、同マスクを所定量ずらし、順次、青色、緑色の発光層を形成する技術が記載される。
【特許文献１】特開２００１−２９７８７６号公報
【特許文献２】特開２００２−３４３５６６号公報
【特許文献３】特開２００３−２５７６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献は、１枚の同一の基板上に、複数回、異なったマスク、もしくは異なったマスク位置で、マスクを置載して、有機機能層を異なったパターンで順次積層する技術である。また、上記の従来技術は、発光色、もしくは発光パターンが変わらない限りは、マスク交換を行わない。
【０００７】
上記特許文献は、マスクに付着した溶液の影響を考慮しておらず、マスク上に流動性を保ったまま付着する溶液が、マスクから基板などにこぼれ落ち、周囲を汚染することを防ぐことができなかった。よって、大量の基板を連続して成膜するのは困難であった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より被塗布材表面の汚染を防止などした塗布物被塗布材の製造方法および製造装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物表面塗布材の製造方法であって、前記塗布物の塗布時における前記表面マスクの表面温度を、塗布雰囲気よりも高温とすることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物表面塗布材の製造装置であって、前記塗布物の塗布時における前記表面マスクの表面温度を、塗布雰囲気よりも高温とすることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態については、本発明を実施するための一形態に過ぎず、本発明は本実施形態によって限定されるものではない。
【００１２】
「有機ＥＬ素子の製造装置」
図１には塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなり、前記塗布物の塗布時における前記表面マスクの表面温度を、塗布雰囲気よりも高温とする有機ＥＬ素子の製造装置が示される。
【００１３】
図１の有機ＥＬ素子の製造装置は、基板表面上に配置された表面マスク、表面マスク上に配置され、ノズルに塗布液を供給する溶液供給装置を含んでいる装置である。表面マスクには、塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通して開口部が形成されている。基板上にはこの開口部を通じてのみノズルから噴射（噴出した溶液）が基板表面に塗布される。
【００１４】
図１の装置には、表面マスク表面を加熱する機構としてヒータを表面マスク表面に接触して設ける。このヒータを加熱することでマスクを用いてスプレー塗布をする際、マスクを基板表面など塗布雰囲気の温度よりも高温にする。
【００１５】
図１の装置は、以下の順番で動作する。（１）ヒータによりマスクを加熱する。（２）基板を図示しない塗布ステージに導入、マスクの開口部との関係に留意し位置合わせして、載置する。（３）ノズルから噴出した溶液をスプレー塗布する。（４）基板を排出する。以降（２）〜（４）の繰り返しを行う。
【００１６】
一般にスプレー法では、溶液の乾燥速度が速すぎると、膜にムラが生じてしまう。そこで、スプレーに用いる溶液の乾燥速度を遅くして、霧状になった溶液が基板に到達する時点でも乾かずに流動性を保つようにするのが望ましい。そうすることにより、溶液が基板上に到達した後、レベリングし、膜ムラの少ない均一な膜が得られやすい。
【００１７】
よって、溶液に用いる溶媒は乾燥速度があまり早いものは好ましくない。霧状になった液滴の大きさ、塗布雰囲気、ノズルと基板間の距離、等により一概には言えないが、用いる溶液を構成する少なくとも１つの溶媒は揮発性の低いことが好ましく、具体的にはその沸点を、少なくとも１００℃、好適なのは１５０℃、最も好適なのは２００℃とするのが望ましい。
【００１８】
スプレー塗布する際、マスクにも溶液が付着するが、溶液の乾燥速度が遅い場合は、溶液はマスク上で流動性を保ったままである。本発明による製造方法、もしくは本発明による製造装置では、マスクの温度が塗布雰囲気よりも高温であるので、マスク上に付着した溶液が早く乾燥する。よって、マスク上に付着し、流動性を保った溶液が、マスクから基板へ落下し、基板を汚染することが少なくなる。
【００１９】
本発明で用いるマスクは、塗布液に溶解しない素材を用いるのが好ましい。特に、熱膨張係数が小さいものが望ましい。例えば、ステンレスなどの金属製が好適である。
【００２０】
マスクの温度は、低すぎると溶液の乾燥速度を十分に早めることができないため、少なくとも塗布雰囲気の温度＋１０℃、好ましくは＋２０℃、最も好ましくは＋３０℃、以上の温度が望ましい。一方、マスクの温度が高すぎると、マスクの膨張が大きくなり、精度の高いパターニングが困難になるので、少なくとも１５０℃、好ましくは１００℃、最も好ましくは８０℃以下とすることが好ましい。ただし、マスクの温度を、塗布液の固形分の沸点や昇華温度よりも高めると、マスクに付着した前記固形分が再蒸発、再付着し周囲を汚染するので、その温度よりは低温にするのが望ましい。なお、マスクの設定温度での寸法を考慮し、マスクを設計すべきことは言うまでもない。また、マスクを加熱すると、マスクが膨張し、マスクが撓んでしまうので、マスクは張力をかけた状態で保持することが望ましい。
【００２１】
マスクの加熱方法は、任意の方法で構わないが、図１のように、マスクにヒータを接触させて、直接加熱することが望ましい。赤外線ヒータを用いる等、非接触で加熱すると、基板も一緒に加熱してしまうため、注意が必要である。基板を加熱することは問題ないが、マスクと同一の熱源で加熱すると、基板温度を一定に制御するのが困難となる。基板を加熱する場合は、マスクの加熱源とは別に加熱手段を設けることが好ましい。
【００２２】
マスクの加熱源により、基板が加熱されるのを防ぐためには、マスクの材質に熱伝導率の良いものを選べばよい。少なくとも、基板よりも熱伝導率が高い材質をマスクに用いるのが望ましい。
【００２３】
マスクを均一かつ一定に加熱するために、ヒータを適当なパターン配置で設けたり、熱電対を適宜設置しマスクの温度を測定したりなどして、温度調整を行うのが好ましいのは言うまでもない。
【００２４】
「有機ＥＬ素子」
図２に図１の製造装置により製造された有機ＥＬ素子の構造を示す。有機ＥＬ素子は、発光機能層が主に有機物からなり、陽極からホールが、陰極から電子が注入され、発光層で再結合し発光する。有機ＥＬ素子の有機機能層は通常、ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層など、それぞれの機能を持つ複数の層からなる。これら各々の有機機能層は通常、有機物からなり、更に、低分子の有機物からなる場合、高分子の有機物からなる場合がある。低分子の有機物からなる有機機能層は一般に蒸着法等のドライプロセス（真空プロセス）によって、高分子の有機物からなる有機機能層は一般にスピンコート法、ブレードコート法、ディップ法、スプレー法そして印刷法等のウエットプロセスによって、それぞれ形成されるのが一般的である。
【００２５】
有機溶媒に可溶な有機物からなる有機機能層の例が、例えば、特開２００３−７４６１に示されている。特開２００３−７４６１、６頁「００２３」〜「００２４」には、有機機能層に用いる高分子材料として、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリアルキルフェニレン、ポリアセチレン誘導体、などが挙げられている。更に特開２００３−７４６１、７頁「００３１」によると、これらの高分子材料は、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム、テトラリン、キシレン、アニソール、ジクロロメタン、γブチロラクトン、ブチルセルソルブ、シクロヘキサン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、ジオキサンまたは、ＴＨＦ （テトラヒドロフラン）等の溶媒から選ばれた１種または複数種、に前駆体を溶解し、スピンコート法で成膜される。
【００２６】
これら有機機能層は、既知のあらゆる成膜法を用いて形成することができる。特に可溶な有機物からなる有機機能層は、ウエットプロセスによって形成する事ができる。ウエットプロセスで形成する場合は、通常、材料を溶媒に溶解した塗布液を用いる。溶媒としては、前述の溶媒の他、PGME（propyleneglycol monomethyl ether）、PGMEA（propyleneglycol monomethyl ether acetate）、乳酸エチル、DMAc（N.N-dimethylacetamide）、MEK（methyl ethyl ketone）、MIBK（methyl isobutyl ketone）、IPA（iso propyl alcohol）、エタノール等、既知の溶剤を用いる事ができる。
【００２７】
以上のように、従来の有機EL素子やそれを用いた表示パネルでは、有機機能層をウエットプロセスで形成することができる。
【００２８】
ウエットプロセスのうち、特に簡便に成膜できる方法として、例えばスプレー法がある。スプレー法は、例えば特開２００１−２９７８７６の図１に開示される通り、ノズルから溶液を霧状にして基板に吹き付けて成膜する方法である。一般に、有機機能層は所定の形状にパターニングする必要があるが、例えば、特開２００１−２９７８７６の図２の様な方法を用いることができる。特開２００１−２９７８７６の図２の方法では、同文献「００２８」に記載されるように、赤、緑、青色の発光パターンに合わせたマスクや、それに限らず、発光色、発光形状による複数のマスクを交換して成膜できる技術が開示される。この方法では、発光形状の異なったマスクをマスク板収納室に備え、マスク板交換ロボットにより、適宜、パターンの違うマスクを交換することにより、様々なパターン表示が可能な有機ＥＬ素子を作製することが可能とされる。
【００２９】
従来技術では、マスクに付着した溶液の影響を全く考慮しておらず、マスク上に流動性を保ったまま付着する溶液が、マスクから基板などにこぼれ落ち、周囲を汚染してしまう問題があった。さらに、塗布枚数が増えるほど、マスク上に滞留する溶液の量が多くなり、大量の基板を連続して成膜するのは困難であったが本実施形態ではそのような課題をより解決している。すなわち、本実施形態では、良好な膜を形成するために乾きにくい塗布液を使用した場合でも、マスクに付着した溶液が乾きやすく、マスク上から落下しにくい。よって、基板を汚染することが少ない。また、マスクを固定したまま、基板を順次取り替えることで、複数の基板を、マスクを交換することなく、連続して塗布できる。
【００３０】
次に、本実施形態の変形例について説明する。例えば、非接触の加熱方法が挙げられる。図３に示すように、赤外線ヒータを離れた位置に設け、非接触の加熱方法でマスクを加熱することも可能である。この場合、基板を同時に加熱してしまう問題があることは前述した通りだが、ヒータの制御を以下のように順番で動作させることで解決すると好適である。（１）ヒータをＯＮして加熱する。（２）規定のマスクの表面温度に達したらヒータをＯＦＦする。（３）基板を位置合わせして載置する。（４）スプレー噴射により噴射した溶液を塗布する。（５）基板を排出する。以降（１）〜（５）の繰り返しを行う。本形態では、マスクを非接触で加熱するのでマスクにヒータを組み込む必要がなく、マスクを単純な構成とすることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、前記表面マスクは代えずに、前記被塗布材を複数個処理すると好適であるが、これに限られない。
【００３２】
前記表面温度は、前記塗布雰囲気の温度よりも１０℃以上の温度から摂氏１５０℃以下の温度とすると好適であるがこれに限られない。前記表面温度は、前記塗布雰囲気の温度よりも２０℃以上の温度から摂氏１００℃以下の温度とすると好適であるがこれに限られない。前記表面温度は、前記塗布雰囲気の温度よりも３０℃以上の温度から摂氏８０℃以下の温度とすると好適であるがこれに限られない。
【００３３】
本実施形態では、前記表面温度について、ヒータを用いて高温にすると好適であるが、これに限られない。前記表面温度について、前記表面マスクと非接触で高温にすると好適であるが、これに限られない。前記ヒータは、前記表面マスクに接触させられると好適であるが、これに限られない。前記塗布されている間は、前記表面温度の高温化を停止すると好適であるが、これに限られない。
【００３４】
本実施形態では、前記被塗布材が半導体基板、有機トランジスタ基板、有機ＥＬ素子構成層のうち少なくとも一つであると好適であるが、これに限られない。前記有機ＥＬ素子構成層は、基板、陽極、有機機能層の各層、陰極、基板側の保護バリア膜、封止膜のうち少なくとも１層であると好適であるが、これに限られない。前記塗布物が揮発性の低い成分を含む（乾燥しにくい）と好適であるが、これに限られない。前記塗布雰囲気とは、前記被塗布材の表面温度であると好適であるが、これに限られない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態における塗布物被塗布材の製造装置を模式的に説明する図である。
【図２】本実施形態における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図３】本実施形態における塗布物被塗布材の製造装置を模式的に説明する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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